硅烷自组装膜对制备于多孔性基底上导电聚吡咯薄膜性能的影响

采用硅烷偶联剂对在多孔性绝缘Al2O3膜基底上形成的导电聚吡咯(polypyrrole, PPy)薄膜的形貌及导电性能进行了改善,并探讨了硅烷自组装膜与导电PPy薄膜的形成机理.用硅烷偶联剂对Al2O3膜表面进行改性后,形成了与基底牢固结合的硅烷自组装膜,然后通过化学聚合法在自组装膜上制备得到了均匀致密的PPy薄膜.结果表明:硅烷偶联剂有效地改善了PPy薄膜的均匀性及其与基底的附着性,电导率从5.4S/cm提高到了16.6S/cm.     

TDI改性梳状有机硅聚醚复合材料的制备及导电性能

采用原位吸附聚合法,使吡咯单体在有机硅聚氨酯(TESO)乳胶表面吸附聚合制备了导电复合材料,研究了投料比、投料顺序及反应条件等对有机硅聚氨酯导电性能的影响。结果证明:吡咯用量12.5%,FeCl3、蒽醌-2-磺酸钠与吡咯摩尔比为2.2∶2.5∶1,投料顺序为TESO-吡咯-蒽醌-2-磺酸钠-FeCl3,反应温度0℃,pH=3,制备的复合材料导电效果最佳。TESO乳胶中的Si与导电聚吡咯具有协同效果,利于聚吡咯与TESO形成互通网络结构,在TESO乳胶表面或界面处形成连续核壳型导电聚合物膜层。     

铁离子敏感膜的自组装制备及光学性能测试

根据静电自组装原理,采用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和聚4-苯乙烯基磺酸钠(PSS)制备了自组装膜,考察了膜层自组装过程中的吸光度变化。并通过添加Fe3+指示剂磺基水杨酸的方法,利用PDDA、PSS自组装体系,制备了具有铁离子敏感性的自组装膜。试验结果表明,所制备的敏感膜完整、均匀。光学性能测试表明,所制备的敏感膜在不同浓度铁离子溶液中的吸光度变化与铁离子浓度具有较好的对应关系。     

两性离子聚合物功能化改性PVDF膜及其性能研究

通过活性自由基聚合用羧酸甜菜碱丙烯酸甲酯(CBMA)和苯乙烯(St)制备了一种含有两性离子的聚合物P(St_x-co-CBMA_y),并将其作为添加剂,采用非溶液致相分离(NIPS)法制备了改性聚偏氟乙烯(PVDF)膜,并对膜性能进行测试研究.通过ATR-FTIR及XPS分析可知,改性膜表面出现两性离子聚合物的富集.两性离子的加入对膜的微观结构有明显影响,改性膜的孔隙率及膜厚明显增加.两性离子聚合物的加入改变了膜表面电荷分布,膜的等电点升高,对膜的抗污染性能具有一定的影响.改性膜在静态吸附条件下(pH=5.3)对1.0 g/L牛血清蛋白(BSA)和溶菌酶(LYZ)的吸附量明显降低,具有优异的抗污染性能.用改性膜对BSA和海藻酸钠(SA)进行动态过滤,结果表明,改性膜M-P1对BSA及SA的污染大部分为可逆污染,膜具有较高的通量恢复率.     

金膜表面聚丙烯酰吡咯膜的结构和表面形貌研究

研究了一种拟用于SPR生物传感器的生物材料.为此,首先在金膜表面制备聚丙烯酰吡咯(PAP)膜,然后对膜的结构和表面形貌进行了研究.其中,制备PAP的方法是以丙烯酰氯和吡咯钾盐合成丙烯酰吡咯,然后以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,进行自由基聚合;金膜表面制备PAP膜的方法是:PAP溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF),然后旋涂到金膜上;最后,涂膜表面与吡咯在三氯化铁溶液中化学法聚合,形成聚合吡咯层.红外光谱可以看出,所得聚合物就是需要的产品;AFM非原位表面形貌图像和三维立体形貌图上显示,涂膜覆盖了金膜表面原有的小孔,表面粗糙度比纯金膜增大.     

金膜表面聚丙烯酰吡咯膜的结构和表面形貌研究

研究了一种拟用于SPR生物传感器的生物材料.为此,首先在金膜表面制备聚丙烯酰吡咯膜,然后对膜的结构和表面形貌进行了研究.其中,制备聚丙烯酰吡咯(PAP)的方法是以丙烯酰氯和吡咯钾盐合成丙烯酰吡咯,然后以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,进行自由基聚合;金膜表面制备PAP膜的方法是:PAP溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF),然后旋涂到金膜上;最后,涂膜表面与吡咯在三氯化铁溶液中化学法聚合,形成聚合吡咯层.红外光谱可以看出,所得聚合物物质就是需要的产品;AFM非原位表面形貌图像和三维立体形貌图上显示涂膜覆盖了金膜表面原有的小孔,表面粗糙度比纯金膜增大.     

纳米银-聚吡咯导电复合薄膜的制备

为研究制备纳米银-聚吡咯(Ag-PPy)导电复合薄膜的最佳聚合工艺,分别采用静置、超声和磁力搅拌三种聚合工艺制备了纳米银-聚吡咯导电复合薄膜。用四探针法测量了复合薄膜的表面电阻值,用三维视频显微镜(3-DVM)观测其表面形貌并测定了膜层的厚度,用X射线衍射仪(XRD)分析了膜层物质的晶型。结果表明:采用频率为25kHz、功率为70 W的超声工艺制备的Ag-PPy导电复合薄膜的综合性能最好,在该条件下得到的复合薄膜表面平整,纳米银粒子在聚吡咯中分布连续且均匀,表面电阻值可达到0.68kΩ,复合物粒子在基体上沉积的厚度为56.28μm,沉积速率为8.67mg·cm-2·h-1。     

铜表面修饰硅烷膜在碱性溶液中的耐蚀性能研究

为了提高铜的耐蚀性,用自组装技术在铜表面上制备了3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)自组装膜. 利用红外光谱和扫描电子显微镜研究了该膜的结构,运用极化曲线和交流阻抗图谱等电化学方法考察了 MPTS膜在0.5 mol/L NaOH溶液中对铜电极的缓蚀性能.结果表明,MPTS在铜表面可能以化学吸附方式强烈吸附到铜表面, 同时在表面以Si-O-Si键自我交联形成了线性低聚物, MPTS浓度越高, 其膜更致密.与裸铜电极相比,经MPTS修饰后的铜的腐蚀电位正移200 mV, 腐蚀电流降低一个数量级,其缓蚀效率为86.5%.     

亲水性嵌段共聚物的制备及在锂电池隔膜中的应用

65℃下,以4-氯-α-甲基苯乙烯(CMS)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体,偶氮二异丁氰(AIBN)为引发剂,采用自由基聚合制备大分子引发剂Poly(CMS-co-GMA)。升高温度至90℃,通过Poly(CMS-co-GMA)再引发甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)聚合制备嵌段共聚物PGMA-b-PHEMA。利用氢键自组装技术将PGMA-b-PHEMA引入到锂电池用聚丙烯(PP)隔膜表面,获得具有良好亲水性与耐热性的改性隔膜。考察不同自组装条件对隔膜性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱表征聚合物结构,原子力显微镜表征自组装膜的表面形貌变化,透气率、热收缩率、水接触角表征自组装膜性能。结果表明,经过改性后的隔膜热收缩率可降至2%,水接触角可减小至33°。     

含磺酸盐有机硅聚醚新型复合材料的制备与导电性能

采用原位吸附聚合法,使吡咯单体在含磺酸盐有机硅聚醚乳胶表面吸附聚合制备导电复合材料,研究了制备条件如投料比、投料顺序、反应条件及有机硅等对含磺酸盐有机硅聚醚导电性能的影响。结果表明,吡咯用量为12%,n(FeCl3)∶n(蒽醌-2-磺酸钠)∶n(吡咯)=2.2∶1.2∶1,投料顺序为含磺酸盐有机硅聚醚、吡咯、蒽醌-2-磺酸钠(AQS)、FeCl3,反应温度0℃(冰浴),充氮气保护,反应时间为3h制备的导电磺酸盐有机硅聚醚复合材料,体积电阻率低,导电效果最佳。     

自组装碳纳米管和聚吡咯对羊毛导电性能的影响EI北大核心CSCD

采用羧基化碳纳米管(CNT-COOH)对羊毛织物进行静电自组装,以吡咯(PY)原位聚合法制备聚吡咯(PPY)自组装于羊毛织物表面,得到CNT-COOH和PPY协同导电羊毛织物。研究了CNT-COOH质量浓度、PY体积浓度、自组装顺序对羊毛织物导电性能的影响,测试了导电羊毛织物的耐洗性,并采用扫描电子显微镜(SEM)对CNT-COOH和PPY组装羊毛织物进行了表征。结果表明,当CNT-COOH质量浓度2 g/L、PY体积浓度6 mL/L时,自组装羊毛/CNTCOOH/PPY和羊毛/PPY/CNT-COOH织物均具有较好的导电性,表面电阻值分别为9.22 kΩ/cm和5.42 kΩ/cm;羊毛/CNT-COOH/PPY和羊毛/PPY/CNT-COOH织物经过30次水洗后表面电阻值变化较小,说明自组装羊毛织物的耐洗性好;SEM表征也证实了CNT-COOH和PPY在羊毛织物表面的沉积。     

纳米结构聚苯胺和聚吡咯电活性的对比研究

采用简单的电化学聚合方法在FTO导电玻璃表面制备了纳米结构的聚苯胺(PANI)和聚吡咯(PPy),用扫描电镜(SEM)图和电化学循环伏安法分析了两种聚合物薄膜的形貌和电催化活性,结果表明,两种聚合物纳米形貌的不同导致了其电活性的差异。PANI内部颗粒状紧密层和外部蓬松网状疏松层的结构显著增大了膜的比表面积,相比PPy具有更好的电催化活性和更高的电池效率。     

聚电解质自组装膜对聚吡咯原位沉积的影响

采用聚电解质自组装膜对其体材料进行表面化学改性，通过原位聚合在基体材料上沉积聚吡咯薄膜。采用UV－Vis和SEM对聚吡咯薄膜的结构进行了表征，结果表明基体材料经聚电解质自组装膜处理后，能改变聚吡咯薄膜的结构与性能。其中聚苯乙烯磺酸钠自组装膜不仅能明显增加聚吡咯薄膜厚度和改善薄膜均匀性及其与基体材料的附着力，而且能明显改变聚吡咯薄膜的微观结构，提高其导电性。     

自组装碳纳米管和聚吡咯对羊毛导电性能的影响

采用羧基化碳纳米管(CNT-COOH)对羊毛织物进行静电自组装，以吡咯(PY)原位聚合法制备聚吡咯(PPY)自组装于羊毛织物表面，得到CNT-COOH和PPY协同导电羊毛织物。研究了CNT-COOH质量浓度、PY体积浓度、自组装顺序对羊毛织物导电性能的影响，测试了导电羊毛织物的耐洗性，并采用扫描电子显微镜(SEM)对CNT-COOH和PPY组装羊毛织物进行了表征。结果表明，当CNT-COOH质量浓度2 g/L、PY体积浓度6 mL/L时，自组装羊毛/CNTCOOH/PPY和羊毛/PPY/CNT-COOH织物均具有较好的导电性，表面电阻值分别为9.22 kΩ/cm和5.42 kΩ/cm；羊毛/CNT-COOH/PPY和羊毛/PPY/CNT-COOH织物经过30次水洗后表面电阻值变化较小，说明自组装羊毛织物的耐洗性好；SEM表征也证实了CNT-COOH和PPY在羊毛织物表面的沉积。     

聚吡咯-二氧化钛自组装复合膜的制备及其光电转换性质

通过原位自组装技术制备了聚吡咯-二氧化钛纳米复合膜,利用紫外-可见光谱、红外光谱、原子力显微镜、电化学循环伏安等方法对所制备的复合膜进行了表征.与利用原位自组装技术制备的聚吡咯膜相比较,由于在复合膜中聚吡咯和TiO2纳米粒子之间的相互作用,复合膜π→π*跃迁吸收峰发生蓝移,氧化还原峰的位置向负电位方向移动.沉积在导电玻璃ITO表面的该纳米复合膜在可见光下表现出一定的光电转换性质.     

导电聚吡咯/醋酸纤维素复合膜的合成及性能研究

采用相分离原位聚合法在醋酸纤维素(CA)基体中合成聚吡咯(PPy),可制成均匀的PPy/CA导电复合薄膜,成膜后朝向玻璃的膜面(反面)是绝缘的,而朝向溶液的膜面(正面)却是导电的.膜中吡咯/醋酸纤维素的投料比为0.091时,导电复合膜的表面电阻约为20Ω/cm.通过红外光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)对导电复合膜两面的化学组成、表面形态进行了表征.分析了制备条件对PPy/CA复合膜导电性能的影响.     

两亲性超支化聚合物对PVDF膜的共混改性

采用对苯二甲酰氯(TPC)为偶联剂,将不同分子量的端羟基聚乙二醇(MPEG,Mn分别为350,750,2 000)接枝到超支化聚酯(HPE)分子周围,合成了两亲性超支化聚合物(HPE-g-MPEG),并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,通过相转化法制备了PVDF多孔膜.用SEM,XPS,水接触角,BSA吸附等对共混膜的结构和性能进行了表征.XPS结果表明,超支化聚合物在膜表面呈现富集现象,该富集现象随聚乙二醇(MPEG)分子量的增大而加强.同时,随着聚乙二醇(MPEG)分子量的增大,膜表面的水接触角下降,BSA吸附量减少,表明共混膜的亲水性和抗污染能力提高.     

基于小分子自组装膜为模板的聚合物薄膜可控性制备方法

以双功能小分子在基底上的自组装膜（SAMs）为模板，通过固体表面聚合反应这一衍生技术，制备可控聚合物薄膜，是非常有效和极具应用前景的方法。本文介绍了3种制备薄膜的方法：表面活性引发原位聚合法、光引发聚合法和电化学催化聚合法。     

含糖均聚物/PAN纳米纤维膜的合成及其对蛋白质的定量吸附

本文采用酶促合成及水相沉淀聚合法制备了半乳糖酯的均聚物(Poly-OVSEGA),将合成的含糖聚合物与聚丙烯腈(PAN)复合,应用静电纺丝手段制备成纳米纤维膜。通过IR,NMR等手段对聚合物的结构进行表征,应用SEM研究了含糖纳米纤维膜形貌。在此基础上对于BSA的定量吸附进行了系统的考察。实验结果表明:随着半乳糖酯均聚物的含量在复合纤维膜中的增加,纳米纤维膜的直径分布比较均匀,平均直径分布在200~300nm之间。随着含糖均聚物含量的提高,聚合物膜的牛血清白蛋白(BSA)吸附值降低后保持稳定,证明膜材料的抗蛋白质污染能力提高了。     

铁、不锈钢表面自组装膜的表征及其电化学研究

自组装膜(SAMs)是分子在溶液(或气态)中自发通过化学键牢固地吸附在固体基底上而形成的有序分子膜.由于其堆积紧密、结构稳定,因而具有抑止腐蚀的作用.铁在空气中易氧化,表面均有一层氧化铁,且很难处理,因此关于铁和不锈钢金属表面自组装膜的报道较少.在铁金属表面上组装膜主要集中在烷基硫醇体系,由于烷基硫醇的毒性以及自组装膜的不稳定性,如何寻找新型缓蚀剂在铁表面组装受到广泛的关注.通过研究发现咪唑啉衍生物和巯基三氮唑是一种低毒、高效的金属缓蚀剂,对抑制铁在酸性溶液中的腐蚀尤其有效.采用各种表面分析测试手段与理论化学方法,如分子模拟,研究缓蚀剂在金属表面形成自组装膜的作用机理,也是今后发展的一个方向.本文中合成了两种咪唑啉衍生物(IM)及巯基三氮唑缓蚀剂并表征,并测定其在电极表面组装后铁的电化学腐蚀行为及缓蚀效率.同时采用表面分析的方法如扫描电化学显微镜(SECM)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对金属表面进行了分析,并用分子模拟的方法对可能的吸附形态进行了理论分析,以分子力学为基本方法,主要研究了铁表面自组装体系,探讨了分子层次的吸附构象以及吸附的稳定性,探讨了其缓蚀机理.(1)咪唑啉在铁表面的自组装膜的研究咪唑啉类缓蚀剂是对环境友好的性能优良的缓蚀剂.因其结构的特殊性,含五元杂环、长的烷基链及功能基团的胺基,其中咪唑啉环上的氮易与铁配位,且p-π共轭体系的咪唑啉以及环上引入供电子基团,能增强氮与铁的化学吸附作用.本文用硬脂酸或松香酸与二乙烯三胺减压下加热脱水制得咪唑啉(IM)咪唑啉衍生物.对两种(IM)在铁表面的组装性能进行比较,用电化学的方法对(IM)在铁表面上的自组装进行研究,主要运用电化学阻抗谱和极化曲线的方法测定缓蚀效率.用表面分析的方法如XPS、SEM等对自组装前后表面的组成腐蚀形貌进到了相应的比较,得出IM在铁表面形成了稳定、均匀的SAMs.电化学阻抗测谱测试结果表明,咪唑啉化合物在酸性溶液中对铁具有良好的缓蚀能力.阻抗谱图均表现为较好的单一容抗弧,用等效电路拟合计算的缓蚀效率与极化曲线法测试所得结果基本一致.其实验结论为:电化学阻抗谱和极化曲线的结果表明咪唑啉缓蚀剂自组装膜对铁有较高的缓蚀作用;XPS的结果表明,咪唑啉分子吸附在金属铁的表面形成SAMs.分子模拟的方法预测了IM在铁表面的吸附形态,表明N原子吸附在铁的表面.分子模拟的方法可预测SAMs的吸附构型.SECM给出了SAMs在基底表面的高分辨率的形貌图,根据靠探针感应到的电流大小可定量的表征自组装膜.采用的恒高度模式,针尖Z方向的位置不受反馈控制,X和Y轴的扫描范围是1mm.其工作模式是基底产生/探头收集,以研究发生在探头针尖与基底间隙的化学动力学过程并对表面浓度进行检测.组装IM后对铁基底的溶解有抑制作用,阻碍了电荷转移过程;从线扫描的曲线及面扫描的三维图中可看出组装之后的铁电极比空白的铁电极表面的探头电流更趋向于平和,没有空白铁电极那么大的电流起伏.在铁电极表面形成的SAMs膜对电极在溶液中发生的氧化还原反应起阻碍作用.松香基咪唑啉形成的SAMs膜与硬脂酸咪唑啉形成的SAMs相比,SECM检测的探头法拉第电流更小,表明松香基咪唑啉的SAMs膜对铁有更好的保护作用,抑制了电荷的转移.SECM的结果与电化学交流阻抗谱和极化曲线的实验结果相一致.(2)巯基三氮唑在铁上自组装膜的表征有目的地设计合成了三氮唑类化合物并对其缓蚀性能进行了较系统的研究.巯基三氮唑及其衍生物由于分子中含有多个杂原子(N,S),能提供孤对电子,进入铁原子空的轨道,产生多个吸附中心,通过配位键化学吸附到金属的表面上而形成SAMs.通过对长烷基巯基三氮唑(AAMT)在铁上的SAMs的研究表明AAMT是一种混合型缓蚀剂,且随着组装时间(15min～4h)的延长,缓蚀效率增加.电化学阻抗谱和极化曲线的结果表明,三氮唑缓蚀剂自组装膜对铁有较高的缓蚀效率,且二者的实验结果相一致;XPS的结果表明,三氮唑分子吸附在铁的表面形成SAMs;从SEM的分析得出,在金属铁的表面形成了一层自组装吸附膜,且SAMs膜对铁在硫酸中的腐蚀起到了保护作用,组装前后铁的腐蚀形貌发生了明显的变化.分子模拟的结果表明,咪唑啉分子中的N原子、S原子与铁成键,且五元杂环平铺在金属铁的表面,而长的烷基支链却发生倾斜,疏水基长烷基的存在增加了吸附膜的厚度,从而达到了缓蚀目的.(3)用SEM和SECM对IM在不锈钢表面自组装的初步探讨不锈钢由于其结构的特殊性,含的成分太多,组装比较困难.本文用SEM表征了咪唑啉在不锈钢表面组装后腐蚀形貌的变化,并用SECM法表征了组装前后法拉第探头电流大小的变化.SAMs在电极表面生成了一层"屏障",将电极与溶液中具有氧化还原活性的分子部分屏蔽起来,使得溶液中的氧化还原产物之间的转化不再与裸电极表面一样容易发生.表面形成SAMs,而且该膜改变了原来电极表面的物理与化学特性,对基底有一定的保护作用.